悬挂农机具牵引力电子测试系统的设计

对于牵引式农机来说，只要在拖拉机与农具之间安放拉力传感器或机械式拉力表就可以进行牵引力的测量。而悬挂式农具和拖拉机之间是靠较为复杂的悬挂杆装置联结的，想要测量拖拉机和农具之间的相互作用力，就需要采用专门的测量装置。为此，介绍了悬挂式农机具牵引力电子测试系统的设计原理、设计方法及测试系统的组成。     

悬挂式农机具电液智能控制系统设计

【目的】提升悬挂农机生产性能,提高农业生产效率。【方法】笔者分析了悬挂式农机具电液控制系统的整体构成模块,包括驾驶员控制面板、智能传感器、液压系统、电子控制单元以及悬挂机构;根据电液控制系统原理,提出了硬件设计与软件设计方案;利用STM32F103单片机作为核心控制单元,通过脉宽调制（Pulse Width Modulation, PWM）信号输出可有效驱动电路,以实现对比例阀及液压调速的合理控制。【结果】当PWM信号占空比不断增加时,马达转速也在不断提升。当占空比在5%～25%变化时,液压马达运行转速从18.1 r/min提升至610.9 r/min,整体提升速度较快。尤其是当动力输出轴占空比为25%时,受到负载反馈影响,转速增幅较大。当占空比在5%以内时,产生了比例阀开度死区,流量不足,此时的转速为0。当占空比为55%时,比例阀开度处于最大状态,出现了流量饱和现象,此时的液压马达运行转速最大,且不再提升。【结论】通过PWM信号占空比对控制系统的性能进行试验分析,该设计通过控制比例阀液压来进行调速和提升手柄控制模块性能,实现了悬挂式农机具的智能化控制。     

基于PXI的农机土槽遥测系统的研制

针对农机土槽试验对象的牵引力、拉力、压力、功率和转速等参数测量不便的情况,开发了农机土槽通用动态遥测系统.以PXI嵌入式处理器为核心,采用无线数据传输技术,配合通用传感组件有效地解决了测量不便、测量数据不精确、同步性不高和抗震防尘性不够的问题.数据处理采用LABVIEW进行系统设计,可以对土槽试验机具的工作情况进行实时检测.     

悬挂农具作业动力学参数田间实时测试系统

为了满足农业机械研制过程中对多个动力学参数实时测试的需要,在分析其他测试装置及原理的基础上,将三销求和电路及测力销装置与农机通用的三点悬挂机构有机结合,研制出三点悬挂式测力装置。以LabVIEW为开发平台,针对所选传感器的特点,开发出大功率(150 kW以上)农机具动力学参数田间测试系统,实现农机具的位移、动力输出轴转速和扭矩、输出功率、打滑率、水平牵引力以及油耗等参数的实时测试,研制出CTM-5000型悬挂农机具田间综合测试系统,分析了系统误差产生的根源,并找出消除误差的措施。以拖拉机前、后配套农机具为试验对象进行了田间试验,在室内与现有类似测试系统进行了比较验证,试验运行和验证结果表明本系统测量数据可靠,操作方便,体现出其设计的合理性和优越性。     

农业机械动力学参数田间试验遥测系统的研究

针对播种、收获、整地、植保等农业机械的研发需要依靠大量季节性田间试验,而相关试验检测手段却相对薄弱的现状,笔者研制了该系统.系统各传感器全面采用无线传输技术,上悬挂杆传感器和牵引拉力板分别配用角度传感器检测瞬时空间位置,并结合动态应变测试、嵌入式计算机等技术,在牵引车内无线实时接收机具扭矩、水平牵引力与垂直分力、机架载荷、转速等动力学信号,处理、分析并显示旋转功率、全功率等测试结果.同时,简单介绍了遥测系统的组成结构,对传感器电桥、应变片、电源、平衡元件等的参数选择进行了理论分析,介绍了电桥调零、正负极性判断、弹性元件材料确定、标定等采用的技术方法.最后,以动力输出轴一体化扭矩传感器为例详细阐述了农机测试专用传感器的设计与计算依据.     

农机具牵引力电子测试系统的研究与分析

在开展牵引式农机牵引力测量工作时,只需要借助到拉力传感器或机械式拉力表的积极作用,将其放置在拖拉机和农具之间即可完成规定任务和目标.在传统工作中,因技术落后,农机具在应用过程中尚存诸多问题.为此,笔者在进行了深入研究之后,针对现阶段工作中所使用的农机具进行改造和升级,对一些经常会使用到的传感器结构原理、农机具电子测试系...     

悬挂式耕整播种机械作业阻力测试技术探究

悬挂式耕整播种机械是农业机械的重要组成部分,其作业阻力测试对揭示生境—机器—作物系统节能增效规律、研发推广节能型的耕整播种机械具有重要意义。为此,针对悬挂式耕整播种机械作业阻力测试现状及问题,分析了国内外悬挂式耕整播种机械作业阻力主要测试技术原理、优缺点及发展方向,提出了一种新型悬挂式农机具作业阻力测试系统技术方案,并设计了悬挂式农机具作业阻力测试轴销剪切式测力传感器。     

农机具牵引力电子测试系统的研究与分析

对于牵引式农机来说,农业机械牵引力的测量只需要在拖拉机与农具之间安放拉力传感器或机械式拉力表则可进行。为此,介绍了农机具牵引力传感器的结构、原理,牵引力测试的常见方法,以及悬挂农机具电子测试系统的组成和应用。该系统可以为农机具研究与开发、产品鉴定及引进动力匹配与节能研究、农机教学与科研等提供较先进的测试手段和技术,具有一定科研和技术服务价值。     

果园割草机悬挂装置的有限元分析——基于ANSYS Workbench

利用CAD/CAM软件Inventor的建模和分析功能,得到了3GC-160型悬挂式果园割草机的质心位置,通过等效质心法对割草机的三维模型进行简化,将其通过接口导入ANSYS Workbench有限元分析软件中,对模型进行静力学分析和模态分析,得到悬挂装置的变形、应力、应变分布云图及模态频率和振型云图。分析结果表明:悬挂装置设计合理,可为动力学分析和后续优化设计奠定基础并提供参考依据。     

保护性耕作条件下松耕作业机具的探讨

松耕作业能打破犁底层、恢复土壤结构，形成适宜农作物生长的土体构造，是提高地表积温和作物产量的有效措施之一。为此，探讨了在秸秆覆盖条件下各种松耕作业机具的工艺特点及机具在保护性耕作播前作业中的适应性。     

Interactions of the Cutting Edge of Tillage Implements with Soil

The effect was studied of the cutting edge geometry of tillage implements on tillaged forces, soil failure and soil movement below the tillage depth. Tests were conducted using 400 mm wide experimental sweeps under the controlled conditions of a tillage test track (large outside continuous soil bin) and in the field. Corresponding tests were also conducted using a glass-sided soil bin to help quantify the interactions between the soil and tillage implements. By changing from a tillage tool with a sharp cutting edge geometry to a blunt one, the results showed that the draught force of a tillage tool with a similar overall geometry could be increased by up to 80% and the direction of the vertical force could be altered from one which acted to pull the tool into the soil to a force which provided tool lift. X-ray transmission, soil pore counts and cone penetrometer measurements, during the experimental sweep tests showed that the blunter cutting edges often formed cracks in the soil below the tillage depth. During the tillage test track tests a small angle of interference (negative clearance between the underside of the tool and the soil) increased the cone penetration resistance of the soil below the depth of tillage. Corresponding tests in the glass-sided soil bin revealed that the tool smeared the soil as the cutting edge passed.     

耕作土壤沟形测量系统设计与试验

针对耕作部件作业后土壤表面沟形特征参数测量困难,以及传统测量方法存在测量效率、误差难以兼顾的问题,设计了一种基于激光三角法的耕作土壤沟形测量系统。该系统包括便携式硬件结构和交互式软件系统,硬件结构主要由X/Y轴电动导轨、激光测距传感器、旋转编码器、便携式计算机、水平仪和型材支架组成;基于LabView构建的交互式软件可根据运动控制器和旋转编码器信号对X/Y轴电动导轨实现高精度扫描定位,交互式界面实时显示沟宽、沟深及沟形断面轮廓曲线,获取的点云数据通过空间插值和曲面拟合算法得到沟形三维数字化模型。精度测量试验和田间应用试验结果表明:直径方向测量的平均绝对误差为0. 59 mm,厚度方向测量的平均绝对误差为0. 02 mm;与图像检测法对比,系统测量误差最大降低2. 1%,同时随着沟形断面采样次数增加测量值趋于稳定,测量误差呈指数函数下降;与田间人工测量相比,该系统测量相对误差最大为5. 86%,平均相对误差为3. 37%,能够满足农田土壤耕后沟形自动化测量的需要。     

基于Web的日光温室地暖远程测控系统设计

在城镇化进程逐步加快的过程中,国家相继出台了多种菜篮子工程,目的就是扶持温室果蔬的种植。在web系统下,日光温室地暖远程控制测控系统的合理利用备受关注。重点分析web背景下日光温室地暖远程测控系统的设计,结合软件编程关键技术加以分析,实现实时监测和系统作业流程,更好地实现基本的远程控制工作。      

基于数字示波器的车载式土壤电导率检测系统研究

在电流-电压四端法原理基础上,采用信号发生器替代恒流源作为激励源来提供振幅更大、稳定性更高的正弦信号,以数字示波器替代电压源进行反馈信号检测从而解决电压有效值转换和AD转换频率较慢的问题,改进设计开发了一款基于数字示波器的土壤电导率检测系统。农田现场车载式测量实验分为稳定性检测和定点测量两部分。稳定性实验测试下该检测系统能够稳定读取相关数据。农田定点测量实验结合土壤样本采集和实验室实验,得出每个定点测量点土壤电导率测量值和土壤电导率实验室真值（R2=0.7531）。根据实验中拖拉机牵引犁盘抖动导致电极与待测土壤之间形成的两种测量接触面的情况,分析并消除了实验中拖拉机抖动现象对数据结果的影响后,土壤电导率实测数据与实验数据之间的决定系数R2提高到0.8552~0.9066,表明设备能够在排除测量方式等外界因素影响下,测量精度达到较高水平。实验数据对比结果显示,基于数字示波器的车载式土壤电导率仪能够在农田现场进行稳定测量,并且具有较好的性能和准确度。     

土壤耕作阻力测试系统研制及标定

土壤耕作过程中,土壤对耕作部件的阻力是波动、随机的,测定机械阻力大小可对部件设计的合理性及耕作部件动力配套的选择提供帮助。为实时测定深松铲工作的机械阻力,设计了由牵引机具、深松铲、传感器、应变仪、计算机组成的土壤耕作阻力测试系统。通过静态标定,该系统的线性度、线性迟滞和迟滞均小于1%。     

基于GSM的精准农业嵌入式远程实时测控系统

给出了基于GSM无线技术的精准农业嵌入式远程实时测控系统框架,介绍了系统的硬件组成和基于嵌入式实时操作系统的软件实现方法.测试结果表明,GSM无线通信技术能够很好地满足农业远程测控的要求.     

基于视觉测量的挖掘机工作装置姿态测量系统

提出了一种基于视觉测量的挖掘机工作装置姿态测量方法。使用工业相机获取工作装置侧视图像,采用鞍点检测方法快速捕捉工作臂上的人工靶标;将靶标间的固定几何尺寸关系作为约束条件筛选出靶标中的鞍点并计算相应工作臂的姿态角;通过预判靶标的运动范围以缩小图像检测区域,提高算法处理速度。试验表明,与挖掘机上原有的拉线传感器测量系统相比较,动臂和斗杆姿态角动态测量偏差分别小于1°和2°,处理每帧工作装置运动图像平均用时在100 ms以内,验证了该方法对挖掘机工作装置姿态测量的可行性。     

基于网络摄像机的株高远程无损测量系统

作物株高是体现作物长势的重要指标。为此,针对现有基于图像分析测量方法需设置标定物、图像分割困难、精度不高的问题,提出一种基于网络摄像机的株高远程无损测量方法。利用三角测量原理,通过控制网络摄像机云台运动,计算光轴旋转角度,实现了株高的远程无损测量。以玉米为研究对象,在喇叭口期,通过焦距固定和焦距可变两组实验,测试了焦距变化对测量数据的影响。在三叶期、拔节期、大喇叭口期和抽雄期,随机选取10株作物,进行远程无损测量和人工测量,并生成株高数据连续变化曲线。实验结果表明:使用该方法,测量结果不受作物与摄像机距离远近和摄像机焦距变化的影响,鲁棒性强,对于无倾斜或倾斜度较小的作物,测量平均相对误差为3.66%,最大相对误差为6.71%,可满足农业生产的要求。